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等效平衡例题解析

【例1在一个体积固定的密闭容器中加入2 mol A和1 mol B,发生反应:

2A(g)+B(g)3C(g)+D(g),达到平衡时C的浓度为a mol·L1。若维持容器体积和温度不变,按下列四种配比作为起始物质,达到平衡后,C的浓度仍为a mol·L1的是(     )

A.4molA+2molB

B.2molA+1molB+3molC+1molD

C.3molC+1molD+1molB

D.3molC+1molD

【点拨】反应前后气体体积变化的可逆反应,在恒温恒容条件下,只改变起始加入的情况,只要通过可逆反应的化学计量数比换算成平衡式左右两边同一边物质的物质的量与原平衡相同,则二平衡等效。

假设2 mol A和1 mol B能够完全反应,则应生成3molC+1molD,所以如果维持容器体积和温度不变,开始时向容器中加入3molC+1molD,达到平衡时,与原平衡是等效平衡,则C的浓度仍为a mol·L1。所以正确答案为D。

【例2可逆反应A(g)+B(g)2C(g)在固定容积的容器中进行,如果向容器中充入1mol A和1mol B,在某温度下达到平衡时,C的体积分数为m%;若向容器中充入1mol C,在同样的温度下达到平衡时,C的体积分数为n%,则mn的关系正确的是(     )

A.m>n                     B.m<n                     C.m=n                     D.无法比较

【点拨】在恒温恒容条件下,对于反应前后气体分子数不变的可逆反应,只要按化学计量数换算成平衡式左右两边同一边物质的物质的量之比与原平衡相同,则二平衡也为等效平衡。

假设1mol C物质完全反应,可以生成0.5mol A和0.5mol B,投入量是第一种投料方式的一半,所以压强也是其一半。但由于该反应是一个气体体积不变的反应,即压强对该反应的平衡状态没有影响,所以前后两个平衡仍然是等效平衡。因此两个平衡中C的体积分数相等。正确答案为C。但在第二个平衡状态中C的浓度是第一个平衡状态的一半。

【例3在一个盛有催化剂容积可变的密闭容器中,保持一定温度和压强,进行以下反应:

N2+3H22NH3。已知加入1mol N2和4mol H2时,达到平衡后生成a mol NH3(见下表已知项)。在相同温度、压强下,保持平衡时各组分的体积分数不变。对下列编号①~③的状态,填写表中空白。

   已知

起始状态物质的量 n/mol平衡时NH3的物质的量

n/mol

N2H2NH3
140a
1.560
10.5a

【点拨】对于一般的可逆反应,在恒温恒压条件下,只要按化学计量数换算成平衡式左右两边同一边物质的物质的量之比与原平衡相同,则达平衡后,与原平衡等效。

①因为从题干可知n(N2)∶n(H2)∶n(NH3)平衡=1∶4∶a,所以①状态下n(N2)∶n(H2)∶n(NH3)平衡=1.5∶6∶1.5a

②起始状态时,有1mol NH3,则相当于起始时有N2和H2分别为0.5mol和1.5mol,按n(N2)∶n(H2)∶n(NH3)平衡=1∶4∶a,可得②状态时n(N2)∶n(H2)∶n(NH3)平衡=0.5∶2∶0.5a,所以原有N2和H2分别为0和0.5mol。

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